Charakterystyka zewnętrzna prądnicy prądu stałego opisuje, jak zmienia się napięcie na zaciskach prądnicy wraz ze wzrostem prądu obciążenia, przy założeniu stałych warunków pracy (w praktyce: stała prędkość obrotowa oraz określony sposób wzbudzenia, często utrzymywany na stałym poziomie).
Aby taki pomiar był poprawny, układ połączeń musi spełniać podstawowe reguły metrologiczne:
- Amperomierz mierzący prąd obciążenia włącza się w szereg z obwodem obciążenia. Tylko wtedy wskazuje prąd płynący przez odbiornik i zaciski prądnicy.
- Woltomierz mierzący napięcie zaciskowe włącza się równolegle do zacisków prądnicy (lub równolegle do obciążenia). Włączenie szeregowe byłoby błędem i zafałszowałoby pracę obwodu.
- Obciążenie powinno być regulowane (np. rezystor nastawny/układ rezystorów), aby płynnie zmieniać prąd i zebrać punkty charakterystyki.
W typowym doświadczeniu zaczyna się od małego obciążenia, następnie stopniowo je zwiększa i dla kolejnych wartości prądu odczytuje się napięcie. Wynikowy przebieg zwykle pokazuje spadek napięcia wraz ze wzrostem prądu, m.in. z powodu rezystancji wewnętrznej i zjawisk w obwodzie magnetycznym.
Dlaczego pozostałe schematy bywają błędne? Najczęstsze nieprawidłowości to: włączenie woltomierza w szereg (zaniżone wskazania i zaburzenie pracy), włączenie amperomierza równolegle (ryzyko zwarcia), brak elementu umożliwiającego zmianę obciążenia albo pomiar innej wielkości (np. prądu wzbudzenia zamiast prądu obciążenia), co prowadzi do badania innej charakterystyki niż zewnętrzna.
Wybierając poprawny rysunek, warto wykonać szybki "checklist": A w szereg, V równolegle, obciążenie regulowane, pomiar na zaciskach prądnicy. Taki układ odpowiada pomiarowi charakterystyki zewnętrznej.
